6.3 應用在液晶螢幕上之數位類比轉換器
6.3.2 開關-電容式數位類比轉換器
ψ1
ψ1
圖 6.11 開關-電容式數位類比轉換器
如圖 6.11所示，這是一種傳統的開關-電容式數位類比轉換器[14]，它主要 是利用電容以二進制值分割方式，然後在作開關切換即可以將數位碼切換成類比 值。在1為 1 時，所有電容放電至 0V。在1為 0 時，輸入的數位碼控制 bN-1…b1b0 開關，進而對二進制電容充電，然後再將 bN-1…b1b0全部同時接至地，即可以將
二進制電容之電荷皆灌入 2NC 電容內，即可以得到以下方程式: 為無法像電阻式的數位類比轉換器作伽瑪校正(Gamma correction)。因此，目前 業界在液晶顯示技術上依然沿用電阻式數位類比轉換器。
表 6.1 各型態數位類比轉換器面積評估表(以 Typical 8-bit RDAC 為基準) DAC type Area (DAC+OPamp)
10-bit RDAC 400%
8-bit RDAC + 2-bit RDAC 129%
8-bit RDAC +
2-bit DAC embedded OPAMP
105%
Multiplexed DAC 120%
Cyclic DAC 35%
Typical 8-bit RDAC 100%
第 七 章
在液晶顯示器源極驅動器內
之切換電容式數位類比轉換器的實現
7.1 電路架構介紹
首先介紹整個數位類比轉換器系統架構圖，如圖 7.1所示，包含了時序控制 電路(Timing Control circuit)、位準校正電路(Level shifter circuit)、兩個數位類比 轉換器(DAC)和兩個驅動電路(Buffer)。為了應用在液晶顯示器面板上，需要符合 液晶顯示器面板的反轉特性，故必須讓此系統操作在兩個電壓區間內，且台積電 0.18μm 最高電壓到 3.3V，所以我們選定兩個電壓區間為 0V~3.3V 和 3.3V~6.6V。
因其輸入電壓均為 0V~3.3V，所以再進入高位準-類比數位轉換器之前，必須先
(3.3~6.6v) HDAC
output (3.3~6.6v)
LDAC output (0~3.3v)
Timing Control
buffer
buffer
圖 7.1 數位類比轉換器系統圖
其中數位類比轉換器部份，採用了 Bell 發表切換電容式數位類比轉換器之 架構[15][16]，如圖 7.2，我們修改了一些切換開關來達成更好得訊號傳遞途徑，
配合圖 7.3的時序圖，來達成數位轉類比的功能，操作的時序如圖 7.4所示，週
V
REFLHV
midLV
REFLLSIGN BIT YX SMPLY
SMPLX HOLDX
HOLDY
NULL
圖 7.2 切換電容式數位類比轉換器
元的線性數位類比轉換器，必須再經由伽瑪校正(Gamma correction)，校正成為 符合液晶特性的曲線，然後再灌入液晶，即可以得到輸入數位碼和液晶透射率的 線性關係。在此數位類比轉換器中，SIGH 代表最高位元，也就是數位資料裡面的MSB，
它僅僅被用來選擇參考電壓。除此之外，因為沒有電荷被加入，所以此轉換器在 VMIDL處非常準確，也就是說，當只有 SIGN 變動時，其餘位元都是 0 時，誤差 是很小的。除了 SIGN 位元外，其餘資料都以 BIT 表示，而且是以串列的方式將 資料灌入，由最低位元開始灌入，再慢慢灌到 N-1 位元，其後就可以進行讀取類 比值。
以九位元數位類比轉換器為例，假設輸入資料為 1-1001-0011，即為SIGN=1，
BIT=1001-0011，我們從類比輸出端讀取到的圖形如圖 7.6所示。
圖 7.6 輸入對輸出圖(SIGN=1)
然而，若九位元輸入資料為 0-1001-0011，即為 SIGN=0，BIT=1001-0011，
我們從類比輸出端讀取到的圖形如圖 7.7所示。此兩張圖的主要差別為 SIGN 位 元的不同，可以看出因 SIGN 的不同而選取的參考電壓不同，使得一個偏向 VMID
上方，一個偏向 VMID下方。
圖 7.7 輸入對輸出圖(SIGN=0)